專利名稱：一種中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及毛細管電泳技術，具體地說是一種中心切割二維毛細管電泳在柱電化
學裝置及其應用。
背景技術：
毛細管電泳由于分離效率高、分析速度快等優(yōu)點，廣泛用于化學、生物、臨床等領 域。在用毛細管電泳進行復雜樣品分析時，為了分析復雜樣品中的目標組分，消除樣品基體 的干擾，通常要進行樣品預處理。常用的樣品預處理方法有液相萃取、固相萃取、固相微萃 取等。這些樣品預處理方法操作繁瑣、費時、費力。二維毛細管電泳由于其峰容量大、分辨 率高、分離能力強，在復雜樣品的分離分析中倍受關注，是近年來發(fā)展起來的用于復雜樣品 分析的新的分離技術。二維毛細管電泳是把分離機理不同而又互相獨立的兩毛細管電泳分離模式以串 聯(lián)方式結合而成。目前二維毛細管電泳主要采用聯(lián)用接口將兩毛細管連接，已報道的二 維毛細管電泳聯(lián)用接口有十字交叉型接口 [文獻1 :MichelS，D.A. ；Hu, S. ；Dambrowitz, K. A. ；Eggertson, M. J. ；Lauterbach, K. ；Dovichi, N. J. Electrophoresis,2004,25, 3098-3105.]、微注射器接口 [文獻 2 :Zhang，M. ；El Rassi, Z. J. Proteome Res. ,2006,5, 2001-2008.]、中空纖維膜接口 [文獻 3:Yang，C. ；Liu, H. ；Yang, Q. ；Zhang, L. ；Zhang, ff.； Zhang，Y. Anal. Chem.，2003，75，215-218.]和蝕刻多孔膜接口 [文獻 4:Liu，H. ；Zhang, L.； Zhu, G. ；Zhang, ff. ；Zhang，Y. Anal. Chem.，2004，76，6506-6512.]。這些二維毛細管電泳存 在著在二維切換接口處損失部分待測物、第一維分離區(qū)帶在接口處擴散等缺陷。迄今為止， 二維毛細管電泳分析復雜樣品的報道還很少，主要原因是毛細管的內徑非常小，二維毛細 管柱間的接口難以制作，二維毛細管電泳目前還沒有商品化儀器。Cottet 等[文獻 5 :Anouti, S. ；Vandenabeele-Trambouze, 0. ；Koval,D. ；Cottet, H. Anal. Chem.，2008，80，1730-1736.]研究了在一根毛細管中進行二維毛細管電泳分離， 樣品進行第一維分離后，將感興趣的組分驅送到毛細管入口端再進行第二維分離，但在樣 品驅送過程中存在嚴重的區(qū)帶擴散，為減小擴散，又將毛細管內徑減小到5 ym[文獻6 Anouti，S. ；Vandenabeele-Trambouze, 0. ；Koval，D. ；Cottet，H. Electrophoresis，2009， 30，2-10]，結果進樣量非常小，對檢測靈敏度產生很大影響，只能采用高靈敏的檢測器，使 整個分離檢測體系非常復雜，且價格昂貴。電化學檢測靈敏度高、線性范圍寬、設備簡單、價格低廉，同時在柱電化學檢測無 樣品損失，與二維毛細管電泳聯(lián)用外圍設備簡單、成本低、易于微型化和集成化。但目前為 止，二維毛細管電泳同在柱電化學檢測聯(lián)用以及將在線富集技術用于二維毛細管電泳提高 柱效和檢測靈敏度的研究還未見報道。

發(fā)明內容
為了克服上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種操作簡單、分離效率更高、適于復雜樣品要求的中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置及其應用，它是在同一根毛細管中進 行二維毛細管電泳分離在柱電化學檢測復雜樣品中的目標組分。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為一種中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置，主要由一根毛細管、場隔離接頭、 在柱電化學檢測池、電化學檢測器和高壓電源組成，其中，場隔離接頭用于消除分離電壓對 在柱電化學檢測的影響。所述場隔離接頭是在距毛細管出口端0. 5 3cm處除去一段聚酰亞胺涂層，用氫 氟酸將除去涂層的石英毛細管壁腐蝕成多孔狀，在該處均勻涂敷一層醋酸纖維素漿，形成 只通過電流而無溶液泄漏的場隔離接頭；所述電化學檢測池中插設工作電極、輔助電極和 參比電極，工作電極的直徑小于毛細管的內徑，并從毛細管出口端插入毛細管中與場隔離 接頭和毛細管成一直線。應用本發(fā)明時，毛細管中首先充滿第一維分離緩沖液，復雜樣品在第一維毛細管 電泳分離完成后，遷移速率大于目標組分的物質從毛細管末端排出；當工作電極檢測到目 標組分的信號時，在檢測端施加壓力將遷移速率小于目標組分的物質從毛細管入口端排 出，同時目標組分被驅送到毛細管入口端、第二維分離緩沖液從毛細管末端進入毛細管中； 最后，目標組分在第二維分離緩沖液中進一步分離檢測。所述加壓方式為在第一維毛細管電泳分離時向毛細管柱上施加電壓，一旦工作 電極檢測到目標組分的信號，立即停止電壓，在檢測端施加壓力，當目標組分在壓力驅送下 到達毛細管入口端時，停止壓力，再向毛細管柱上施加電壓進行第二維分離；當向毛細管上 施加電壓時，采用電滲流驅動分離過程；當停止電壓并在檢測端施加壓力時，采用流體壓力 驅動溶液流動；在第二維分離開始時采用在線富集技術抵消壓力驅送過程中產生的區(qū)帶擴 散；所述富集技術可以是場放大樣品堆積、瞬間等速電泳、膠束掃集、動態(tài)pH聯(lián)接、pH修飾 或移動化學反應界面法。所述毛細管電泳分離模式可以是毛細管區(qū)帶電泳、膠束電動毛細管色譜、毛細管 等電聚焦或毛細管無膠篩分電泳。本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、柱效高。本發(fā)明是在同一根毛細管中實現(xiàn)二維分離，避免在二維毛細管間使用 接口，消除了死體積，無組分丟失現(xiàn)象；同時在第二維分離過程中采用在線富集技術，抵消 了壓力驅送產生的區(qū)帶展寬，保證了系統(tǒng)的高柱效性。2、實現(xiàn)在柱毛細管電泳電化學檢測。本發(fā)明采用場隔離接頭隔離電化學檢測器的 微電極與電泳高壓電源高壓端電極直接接觸，屏蔽了電泳高壓端所帶來的電流噪聲對信號 檢測的干擾。3、靈敏度高。本發(fā)明采用在柱電化學檢測，避免了樣品組分在電化學檢測池中的 損失和稀釋，同時在二維分離過程中采用在線富集技術壓縮樣品區(qū)帶，使得檢測靈敏度顯
者提尚。4、具有不同毛細管電泳模式間聯(lián)用的特點。本發(fā)明在第一維分離完成后，采用壓 力將待測組分驅送到毛細管入口端，同時將第二維分離緩沖液引入毛細管中，從而方便各 種毛細管電泳模式的自由組合，及多種分離模式的便利連接。5、結構簡單、制作過程簡易、成本低廉。本發(fā)明在同一根毛細管中實現(xiàn)二維分離，
4無需使用二維毛細管間聯(lián)用接口，制作過程非常簡易，結合在柱電化學檢測，成本低廉。


圖1為本發(fā)明所構建的中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置示意圖；圖2為本發(fā)明一個實施例中血樣中9種藥物化合物的毛細管區(qū)帶電泳譜圖；圖3為本發(fā)明一個實施例中中心切割二維毛細管區(qū)帶電泳-膠束電動毛細管色譜 分離在柱電化學檢測血樣中的9種藥物化合物的譜圖。
具體實施例方式以下為實施本發(fā)明的具體示例，其作用在于進一步闡明本發(fā)明的內容，使閱讀者 更容易理解，但不構成對本發(fā)明要求的保護范圍的限定或限制。實施例一中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置的構建一個具體的中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置如圖1所示。距毛細管 2 (50 u mi. d. ,375um o. d.，河北永年瑞灃色譜器件公司)出口端1. 0cm處，將毛細管一側 的聚酰亞胺涂層除去一段，去掉涂層的部分毛細管放置在氫氟酸溶液中蝕刻成多孔狀，在 該處均勻涂敷一層醋酸纖維素漿，待凝固后，即形成只通過電流而無溶液泄漏的場隔離接 頭；將該場隔離接頭置于聚四氟乙烯池體4中，池體4中有毛細管出入貫穿口和電極插口 ； 用絕緣螺絲3將毛細管2和上述處理好的場隔離接頭固定在池體4中；在池體4中加入緩 沖溶液，插入一鉬電極作為電泳接地電極；鉬輔助電極7和銀/氯化銀參比電極8分別從不 同位置插入電化學檢測池5中，鉬工作電極6從毛細管出口端插入毛細管中，使其與場隔離 接頭和分離毛細管2成一直線；用導線連接工作電極6和電化學檢測器9。實施例二應用中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置分離檢測血樣中9種藥 物化合物實驗條件9種藥物化合物分別為普萘洛爾、醋丁洛爾、美托洛爾、烯丙洛爾、拉貝洛爾、噻 嗎洛爾、吲哚洛爾、阿替洛爾和納多洛爾(美國，Sigma公司)，十二烷基硫酸鈉、冰醋酸、無 水醋酸鈉、乙腈均為分析純(上?；瘜W試劑公司)，其他試劑為分析純，實驗用水為二次蒸 餾水。第一維分離采用毛細管區(qū)帶電泳，分離緩沖液為90mmol/L醋酸鈉，用濃醋酸調節(jié) pH4. 3 ；第二維分離采用膠束電動毛細管色譜，分離緩沖液為15mmol/L醋酸鈉+30mmol/L 十二烷基硫酸鈉，用濃醋酸調節(jié)pH 4.3。具體操作過程為如圖1所示，分離前先將入口池1、毛細管2、場隔離接頭池體4以及電化學檢測池 5中灌滿第一維分離緩沖液；首先將毛細管入口端插入樣品池中，給毛細管柱上施加10kV 電壓，電動進樣10秒后，將毛細管入口端插入入口池1中，樣品在毛細管中進行毛細管區(qū)帶 電泳分離，遷移速率小于目標組分的物質跑在目標組分的后面，遷移速率大于目標組分的 物質跑在目標組分前面并從檢測端排出毛細管；一旦工作電極6檢測到目標組分的信號， 立即停止電壓，場隔離接頭池體4和電化學檢測池5中換成第二維分離緩沖液，并在檢測端 施加氮氣壓力，遷移速率小于目標組分的物質從進樣端排出毛細管，同時第二維分離緩沖 液從檢測端進入毛細管中；當目標組分到達毛細管入口端時，停止氮氣壓力，將入口池1中換成第二維分離緩沖液；再給毛細管柱上施加10kV電壓，目標組分在第二維分離緩沖液中 進一步進行膠束電動毛細管色譜分離。實驗結果圖2為血樣中9種藥物化合物的毛細管區(qū)帶電泳譜圖，其實驗條件分離電壓 10kV，檢測電位0.8V，緩沖液90mmol/L醋酸鈉，pH 4. 3，標注星號(*)的峰為藥物化合物的 峰(目標組分)，遷移時間為140 180s，遷移速率大于目標組分的物質的峰在130s前出 現(xiàn)，遷移速率小于目標組分的物質的峰在240s以后出現(xiàn)。圖3為中心切割二維毛細管區(qū)帶電泳-膠束電動毛細管色譜分離在柱電化學檢測 血樣中的9種藥物化合物的譜圖，其實驗條件第一維毛細管區(qū)帶電泳分離緩沖液90mmol/ L醋酸鈉，第二維膠束電動毛細管色譜分離緩沖液15mmol/L醋酸鈉+30mmol/L十二烷基 硫酸鈉。經第一維毛細管區(qū)帶電泳初步分離后，遷移速率大于目標組分的物質從毛細管出 口端排出，一旦工作電極檢測到目標組分的信號，立即停止分離電壓，在檢測端施加氮氣壓 力，遷移速率小于目標組分的物質從進樣端排出毛細管，進樣端換成第二維分離緩沖液后， 9種藥物化合物在第二維膠束電動毛細管色譜緩沖液中進一步分離，實現(xiàn)中心切割二維毛 細管電泳分離。由于第二維分離緩沖液的離子強度遠遠小于第一維緩沖液的離子強度，阻 斷劑藥物在兩緩沖液界面處進行場放大樣品堆積，同時被第二維緩沖液中的十二烷基硫酸 鈉膠束捕獲，使樣品區(qū)帶得到雙重壓縮，不僅有效抵消了壓力驅送引起的區(qū)帶擴散，還可使 檢測靈敏度進一步提高。由圖3可以看出，9種藥物化合物都達到基線分離，分離效率和分 離度較高。
權利要求
一種中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置，其特征在于主要由一根毛細管、場隔離接頭、電化學檢測池、電化學檢測器和高壓電源組成，其中，場隔離接頭用于減小分離電壓對在柱電化學檢測的影響。
2.按照權利要求1所述中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置，其特征在于所述 場隔離接頭是在距毛細管出口端0. 5 3cm處除去一段聚酰亞胺涂層，用氫氟酸將除去涂 層的石英毛細管壁腐蝕成多孔狀，在該處涂敷一層醋酸纖維素漿，形成只通過電流而無溶 液泄漏的場隔離接頭。
3.按照權利要求1所述中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置，其特征在于所述 電化學檢測池中插設工作電極、輔助電極和參比電極，工作電極的直徑小于毛細管的內徑， 并從毛細管出口端插入毛細管中與場隔離接頭和毛細管成一直線。
4.一種按照權利要求1所述中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置的應用，其特征 在于第一維分離和第二維分離在同一毛細管中進行，毛細管中首先充滿第一維分離緩沖 液，樣品在第一維毛細管電泳分離完成后，遷移速率大于目標組分的物質從毛細管末端排 出；當工作電極檢測到目標組分的信號時，在檢測端施加壓力將遷移速率小于目標組分的 物質從毛細管入口端排出，同時目標組分被驅送到毛細管入口端、第二維分離緩沖液從毛 細管末端進入毛細管中；最后，目標組分在第二維分離緩沖液中進一步分離檢測。
5.按權利要求4所述中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置的應用，其特征在于 所述加壓方式為在第一維毛細管電泳分離時向毛細管柱上施加電壓，一旦工作電極檢測 到目標組分的信號，立即停止電壓，在檢測端施加壓力，當目標組分在壓力驅送下到達毛細 管入口端時，停止壓力，再向毛細管柱上施加電壓進行第二維分離。
6.按權利要求4所述中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置的應用，其特征在于 當向毛細管上施加電壓時，采用電滲流驅動分離過程；當停止電壓并在檢測端施加壓力時， 采用流體壓力驅動溶液流動。
7.按權利要求4所述中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置的應用，其特征在于 在第二維分離開始時采用在線富集技術抵消壓力驅送過程中產生的區(qū)帶擴散；所述在線富 集技術可以是場放大樣品堆積、瞬間等速電泳、膠束掃集、動態(tài)PH聯(lián)接、pH修飾或移動化學 反應界面法。
8.按權利要求4所述中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置的應用，其特征在于 所述毛細管電泳分離模式可以是毛細管區(qū)帶電泳、膠束電動毛細管色譜、毛細管等電聚焦 或毛細管無膠篩分電泳。
全文摘要
本發(fā)明涉及毛細管電泳技術，具體的說是一種中心切割二維毛細管電泳在柱電化學裝置及其應用。裝置包括一根毛細管柱，在距毛細管出口端0.5～3cm處除去一段聚酰亞胺涂層，用氫氟酸將除去涂層的毛細管壁腐蝕成多孔狀，在該處均勻涂敷一層醋酸纖維素漿，形成只通過電流而無溶液泄漏的場隔離接頭；一個電化學檢測池，插設工作電極、輔助電極和參比電極；一個電化學檢測器和一個高壓電源。復雜樣品首先在第一維緩沖液中進行分離，當工作電極檢測到目標組分的信號時，在檢測端施加壓力將目標組分被驅送到毛細管入口端、第二維分離緩沖液從毛細管末端進入毛細管中，目標組分再在第二維分離緩沖液中進一步分離檢測。采用該裝置進行中心切割二維毛細管電泳分離柱效高、無樣品損失，適用于復雜樣品中目標組分的在線分離檢測。
文檔編號G01N27/447GK101852764SQ20101018777
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月23日 優(yōu)先權日2010年5月23日
發(fā)明者張召香, 杜秀珍 申請人:青島科技大學